第三节电解池

新课标人教版选修四第四章电化学基础 第三节电解池

G Zn Cu C C 写出右图原电池的电极反应、电池总反应。负极：Zn – 2e- = Zn2+ 正极： Cu2+＋ 2e- = Cu 电池总反应：Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu CuCl2溶液原电池是把化学能转变成电能的装置。问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？ CuCl2溶液

＋－ C C 【实验4—2】阳极阴极实验现象及结论分析： Cl2 Cu CuCl2溶液与电源负极相连的碳棒有一层红色的铜生成。。与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，经检验，是氯气。思考：氯化铜溶液在电流的作用下为什么会生成Ｃu和Cl2呢？

实验分析： 电解氯化铜溶液微观模拟

电解CuCl2溶液： 阳极：(Cl-、OH-） 2Cl- － 2e- = Cl2↑ （氧化反应）阴极：(Cu2+、H+) Cu2+＋ 2e- = Cu （还原反应）阴离子得电子或阳离子失电子的过程叫放电电解总反应式： CuCl2 Cu + Cl2↑ 变小电解质的浓度，若要使电解质溶液复原，怎么办？加CuCl2

第三节电解池 一、电解原理 1、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 2、电解池：电能转化为化学能的装置

e－ e－ C C CuCl2溶液 3、形成电解池的条件阳极阴极 ⑴与直流电源相连的两个电极 ⑵、电解质溶液或熔化的电解质 ⑶、形成闭合回路 4、电极的判断阴极：与电源负极相连，电子流入，发生还原反应阳极: 与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应阳氧------养羊

5.原电池与电解池的比较: 电能转化为化学能化学能转化为电能阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移负极阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）正极都是氧化还原反应

想一想：若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？想一想：若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？若电解CuSO4溶液，会生成什么产物，其关键是弄清什么？

6、电极产物的判断（惰性电极） 离子的放电顺序阳离子放电，得电子能力强先放电 ①阴极: Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+ ＞Zn2+＞H+(水)＞Al3+ ＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ 阴离子放电或电极放电，失电子能力强先放电 ②阳极: 若阳极是金属(金属活动顺序表Ag以前)，溶液中的阴离子一律不放电，而是电极材料失电子。若阳极是惰性(Pt、Au、石墨)，则放电顺序如下： S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F— • 判断原理：氧化还原的优先原则

7、电极反应的书写 ★如何书写电极反应？写出以碳棒作电极电解熔融氯化钠的电极反应式及总反应

分析电解反应（用惰性电极时）的一般思路： 明确溶液中存在哪些离子阴阳两极附近有哪些离子根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后，最后分析得出产物

练一练 写出以铂为电极电解下列溶液的电极反应方程式和总反应方程式： HCl溶液、熔化的MgCl2、NaOH溶液稀H2SO4溶液、CuBr2溶液， KI溶液 MgCl2和CuSO4混合溶液

练习及作业：完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解)练习及作业：完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解) 硫酸溶液：盐酸： NaOH溶液: CuBr2溶液： KCl溶液： CuSO4溶液： Na2SO4溶液：

.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（　　　）.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（　　　） A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 BC

第二课时

一、电解池电极反应式的书写 1.分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子阴阳两极附近有哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物

2、电解时离子放电顺序 ⑵、离子的放电顺序阳离子放电，得电子能力强先放电 ①阴极: Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+ ＞Zn2+＞H+(水)＞Al3+ ＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ 阴离子放电或电极放电，失电子能力强先放电 ②阳极: 若阳极是金属(金属活动顺序表Ag以前)，溶液中的阴离子一律不放电，而是电极材料失电子。若阳极是惰性(Pt、Au、石墨)，则放电顺序如下： S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F—

（用惰性电极） 例题1：电解Na2SO4溶液：阴极： 2H+ + 2e- = H2↑ 阳极： 4OH-— 4e- = O2↑+ 2H2O 电解总反应式： 2H2O == 2H2↑+ O2↑ Na2SO4溶液电解的实质？ ——电解水 123 电解后分析PH的变化？不变

（用惰性电极） 例题2：电解CuSO4溶液：阴极： Cu2+ + 2e- = Cu 4OH-— 4e- = O2↑+ 2H2O 阳极：电解总反应式： 2 Cu2++2H2O ==2Cu+O2↑+4H+ CuSO4溶液电解的实质？ ——电解水和CuSO4 电解后分析PH的变化？加什么能恢复原溶液

阳极阴极例题3：电解饱和食盐水(用惰性电极) - - - - - - - - 阳极反应： 2Cl-- 2e- = Cl2↑ - - - NaCl溶液阴极反应： 2H+ + 2e-=H2↑ 总的方程式：通电 2NaCl + 2H2O == 2NaOH + H2↑+ Cl2 ↑ 用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、溶剂同时消耗、结论：电解的结果生成碱，电解后溶液的。 PH增大 HCl 电解质复原加。

电解 a b Cu （Ⅱ） Cu （Ⅰ）直流电源稀硫酸溶液例： Cu＋H2SO4 CuSO4＋H2 1、写出电极反应式 Cu（Ⅰ）。 Cu（Ⅱ）。 2H＋＋2e- ＝H2↑ Cu-2e-＝Cu2+ 2、写出直流电源的电极名称 a:,b:. 负极正极

练一练 写出以铂为电极电解下列溶液的电极反应方程式和总反应方程式： HCl溶液、熔化的MgCl2、NaOH溶液稀H2SO4溶液、CuBr2溶液， KI溶液 MgCl2和CuSO4混合溶液

C或Pt C或Pt 二、电解规律的讨论：(用惰性电极电解时)

阳极： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 电解总反应：2H2O＝＝ O2↑ +2H2↑ ⑴、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，实质上是电解水。如电解H2SO4、HNO3 NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。

阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 电解总反应：2HCl＝＝ Cl2↑ + H2↑ ⑵、电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。如电解盐酸、CuCl2溶液等时电解盐酸电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体)

阳极： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu 电解总反应： 2CuSO4 +2H2O ＝ 2Cu+O2↑ +2H2SO4 ⑶、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。电解CuSO4溶液: 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。

阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 电解总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+ Cl2↑ + H2↑ ⑷、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。

电解规律（惰性电极）小结 Ⅱ Ⅰ Ⅲ Ⅳ 阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F- 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+ Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2、HCl Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaCl Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如Na2SO4、H2SO4、NaOH

用惰性电极电解下列溶液 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ H2O 增大不变 H2O 阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ HCl HCl 减小增大阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ CuCl2 减小稍小 CuCl2 阴极:Cu2++2e-=Cu 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ HCl 增大 NaCl﹑H2O 减小阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:2Br--2e-=Br2 KBr﹑H2O 减小 HBr 阴极:2H++2e-=H2↑ 增大阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ CuSO4﹑H2O 减小减小 CuO 阴极:Cu2++2e-=Cu 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 减小 AgNO3﹑H2O 减小 Ag2O 阴极:Ag++e-=Ag 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ H2O H2SO4(ag) H2O 增大减小阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ H2O H2O NaOH(ag) 增大增大阴极:2H++2e-=H2↑

小结1： 用惰性电极材料电解的过程中，溶液PH值的变化规律： 1、有H2、有O2； ①若是碱——PH增大（NaOH）； ②若是酸——PH 减小（H2SO4）； ③若是水——PH 不变电解水型 2、有H2、无O2, PH增大。（HCl） 3、有O2、无H2, PH减小。（CuSO4）

练习 1、(2000广东21)用铂电极（情性）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是 A.稀NaOH溶液 B.HCl溶液 C.酸性MgSO4溶液 D.酸性AgNO3 AC

2、（2003上海16）下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是（ ） A.a为负极、b为正极 B.a为阳极、b为阴极 C.电解过程中，d电极质量增加 D.电解过程中，氯离子浓度不变 C

3、(2003江苏16)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是3、(2003江苏16)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液p H不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1 D

4：用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中， 通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是： A、27mg B、54mg C、108mg D、216mg B

5 在相同温度下用惰性电极电解下列物质的水溶液，一段时间后溶液中c(OH-)减少的是（） A、HCl B、NaOH C、Na2SO4 D、CuSO4 D

6：某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( ) A.阴极自始至终只析出H2 B.阳极先析出Cl2，后析出O2 C.电解最后阶段为电解水 D.溶液pH不断增大，最后为7 D

巩固提高： 1、判断（1）电解、电离均需要通电才能实现（） × √ （2）电解质溶液导电过程就是电解过程( ）（3）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应（） ×

三、电解的应用 1.电解饱和食盐水制取氯气，氢气和烧碱 2、铜的电解精炼 3、电镀铜 4、电冶金

氯碱工业

一、电解饱和食盐水 • 工业上用饱和食盐水来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业？ NaCl+H2O Cl2 + H2 + NaOH • 从物质的能量角度分析要实现这个转化,必须采取的措施是. 通直流电请设计一个实验装置,完成这个反应,实现将电能转化为化学能.

电解 2H2O + 2Cl- = H2↑+ Cl2↑+ 2OH- 电解 2H2O + 2NaCl = H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH 一、电解饱和食盐水反应原理阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI溶液变蓝总反应： 2H+ + 2e- = H2↑ 2Cl- -2e- = Cl2↑

上述装置的弱点： 1.H2和Cl2混合不安全 2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯

+ －阳极金属钛网阴极碳钢网 Na+ Cl2 H2 淡盐水 NaOH溶液 Cl2 H+ Cl— OH— 阴极室阳极室离子交换膜精制饱和NaCl溶液 H2O（含少量NaOH）

二、离子交换膜法制烧碱 阴极室——氢气，氢氧化钠；阳极室——氯气

1、生产设备名称：离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物) 阴极：碳钢网(有镍涂层) 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 2、添加原料阳极室：精制的饱和食盐水阴极室：添加纯水（加一定量的NaOH溶液） 3、离子交换膜的作用： (1)防止Cl2和H2混合而引起爆炸 (2)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量

3、生产流程

第三节 电解池